王自涯

（廣東省湛江市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東 湛江524000）

針對立式罐容量測量法而言，從基礎(chǔ)層面來分析，其主要囊括光電外測距法、光學三角測量法、圍尺法、光電內(nèi)測距法及光學基準線法等。而在圍尺法架構(gòu)當中的仲裁法而言，其與工作法一樣，均需要進行腳手架的搭建，并以此來開展各項高空圍尺作業(yè)；而對于光學基準線法來講，所所采用的磁性小車/測量機器人（自動控制或者是人工拉動），容易發(fā)生高空墜落的情況，另外，小車通過盤梯、加強圈的能力比較差；針對光電測距法來講，其所采用的三維激光掃描儀或者是全站儀，選用的測距原理主要有脈沖式、相位式等，諸如反射面、入射角度會對其測量精度造成影響，尤其是非垂直入射時，會有比較大的測距誤差。本文探討了一種將全站儀當作測量設(shè)備而構(gòu)建的立式罐容量光學三角測量法，現(xiàn)對此探討如下。

1 主要設(shè)備分析

（1）全站儀。一共有2 臺。其角度分辨力≥0.5''，而在具體的距離測量的分辨力上，同樣優(yōu)于0.1mm；還需要指出的是，如果能配合棱鏡使用，那么測距所對應(yīng)的擴展不確定度優(yōu)于1mm。對于全站儀而言，需要進行定期校準，或者是在油罐測量前進行校準，而對于一直相配套的測距儀來講，需要與所用棱鏡進行同步性檢測；而對于其激光束發(fā)生器所傳送的光束來講，需要一致于望遠鏡的光軸；另外，還需說明的是，針對所用棱鏡而言，可根據(jù)現(xiàn)實需要，在三腳架與全站儀位置處加以固定。（2）視距尺。通常情況下，視距尺的長度應(yīng)大于或等于2m，并且在進行制作時，最好選已經(jīng)知道膨脹率的材料。在視距尺的兩端刻線之間的距離，需要實施標定，二其距離標定所對應(yīng)的擴展不確定度，需要維持在0.05mm 范圍內(nèi)。在實際使用過程中，可把視距尺在三腳架上固定，使其與全站儀位置相同。

2 全站儀的基本假設(shè)

依據(jù)制造商的說明書，對各臺全站儀進行細致假設(shè)。（1）假設(shè)并固定儀器。在測過程中，如果發(fā)生測站移動的情況，那么需要在測站附近，設(shè)置配重，或者是其它重物，以此穩(wěn)定全站儀的周圍的罐底；另外，還需要結(jié)合現(xiàn)實情況，在三腳架支腿上，安裝專門的磁性支座上，預(yù)防支腿于底板上滑動。而在外測過程中，把三腳架腿插至土當中。（2）對儀器底板進行調(diào)平。調(diào)整全站儀的底板，使之處于水平狀態(tài)，確保全站儀的旋轉(zhuǎn)軸處于垂直狀態(tài)。（3）把全站儀移動至現(xiàn)場，靜置1 消失，方便標定程序在將要開始前，溫度升高至所需溫度。

3 對兩測站之間的距離進行測量

3.1 測站間距＜25m 時

（1）假設(shè)視距尺架。首先，依據(jù)制造上所提供的說明書與程序，把視距尺安裝在指定的三腳架上。其次，對視距尺上的機構(gòu)進行相應(yīng)調(diào)節(jié)，保持其水平固定狀態(tài)，且與瞄準軸相垂直。最后，完成假設(shè)之后，將視距尺鎖緊，對其垂直、水平情況進行校驗。（2）測量兩測站之間的水平距離。首先，對位于視距尺上的2 個標記進行測量，使之與全站儀之間的夾角呈2θ。其次，采用如下公式，計算出兩個測站之間的水平距離D：D=B/2×tanθ；在此公式當中，θ 所代表的是全站儀T 于2 參考標記所構(gòu)成角度的50%；B 所代表的是位于視距尺上兩端刻線之間的距離。再次，對全站儀進行轉(zhuǎn)動，且重新指向全站儀，從中將角度2θ 測量出來，且將計算D 計算出來，然后將平均值求出。2 個距離的平均值D 所對應(yīng)的標準偏差，需要小于準允偏差的50%，不然，需要對整個程序進行重新調(diào)整。最后，當將全部光學測量均完成后，需要對距離D 進行重新測量。而在進行光學測量操作前以及操作后，需要先將平均距離的差值給計算出來，并且偏差應(yīng)小于標準偏差。不然需要對程序進行重新標定，直至標定開始與結(jié)束時各組測量數(shù)據(jù)的均值D 的差值在準許范疇內(nèi)。

3.2 測站間距＞25m 時

首先，將棱鏡假設(shè)在第2 個三腳架上；其次，對位于中間位置的全站儀進行轉(zhuǎn)動，然后停留在原先位置，從中將距離測量出來；然后將其平均值D 計算出來，并準確記錄；需要說明的是，2 個距離的平均值D 的差值需要控制在標準偏差準許范圍內(nèi)，不然的話，需要對整個程序進行重新調(diào)整。最后，當全部的光學測量工作均完成后，需要對距離D 進行重新測量。在光學測量前、后，所得出的平均距離差，需要控制在允許范圍內(nèi)。不然需要對此標定程序進行重新測定，直至偏差處于允差范圍內(nèi)。

4 油罐中的罐壁光學測量程序

（1）在罐中構(gòu)建2 個測站；（2）把2 個測站的位置設(shè)定在同一個水平面上，而且二者之間的距離需要控制在1/4。對全站儀進行調(diào)整，并且將測站T 與L 之間的距離D 給測量出來；（3）自1 臺儀器所對應(yīng)的垂直分劃線，對另1 臺垂直分劃線進行瞄準，把光學基準軸的L、T 分別設(shè)置在2 臺儀器的水平面上；（4）關(guān)閉激光，防止激光照射；（5）對全站儀T 進行調(diào)整，然后對望遠鏡進行設(shè)置，使之無窮遠，最后用光源為目鏡進行照明；（6）自全站儀L 的望遠鏡，對全站儀T 的目鏡進行查看，并進行適當調(diào)焦，直到能夠清晰觀察到十字線；用激光全站儀L 內(nèi)置的調(diào)節(jié)裝置，對2 個垂直分劃線進行調(diào)節(jié)，使之重合；（7）對2 個水平度盤讀數(shù)進行讀取，當作水平基準角度，將2 個全站儀的相對位置給記錄下來；（8）將激光束開啟。此光束能夠根據(jù)現(xiàn)實需要，在油罐罐壁上，提供許多測量點；此外，利用1 臺全站儀對此些點進行逐一觀測與讀取，并且將2 臺儀器上水平度盤的具體讀數(shù)準確記錄下來。還需要說明的是，測量點無需設(shè)在基準角度附近；（9）利用全站儀將某一水平高度內(nèi)的全部測點的水平角α、β給測量出來，使位于油罐罐壁上圓周已經(jīng)給定的各組點，都位于同一水平高度內(nèi)，然后向下一水平高度進行移動。此外，還需強調(diào)的是，測點數(shù)與圈板塊數(shù)間的差值，不能為整數(shù)，防止出現(xiàn)系統(tǒng)誤差情況；（10）當完成全部測點的測量工作之后，在對T與L 之間的水平距離D 進行測量；（11）將全站儀激光關(guān)閉，對光軸T、L 進行檢查。剛開始的水平基準角度與最終的水平基準角度的差值，需要滿足相關(guān)標準。不然，需要重復(fù)標定沖虛，直到誤差消失，或滿足相關(guān)要求。

5 處理測量數(shù)據(jù)

（1）轉(zhuǎn)換測量坐標。針對測點P 來講，相比于直角坐標軸系（以T 為中心）的坐標，即為（x，y），借助如下公式加以明確：y=xtanα，y=（x-D）tanBβ；在此公式當中，α、β 所表示的是罐壁上測點P 與全站儀測站1、2 之間的連線與x 軸所形成的水平夾角；D 所代表的是全站儀測站之間的距離；（2）將各測點坐標計算出來，借助上述公式來進行計算；（3）對各個高度位置處的半徑值進行擬合計算。用最小二乘法，將各圈板上不同高度處的半徑值給計算出來。

6 結(jié)論

綜上，立式金屬罐實際就是對液體石油等液體進行收發(fā)交接、貿(mào)易結(jié)算的計量器具，采用全站儀測定立式金屬罐容量的方法，已經(jīng)得到廣泛認可，尤其是具備自動驅(qū)動功能等，因而為此技術(shù)在多領(lǐng)域中的應(yīng)用，奠定了堅實基礎(chǔ)。本文以標準法圍尺為基礎(chǔ)，對立式罐基圓進行測量，將全站儀當作測量儀器，將2 個全站儀測站之間的水平距離測量出來。此技術(shù)的應(yīng)用，較好的解決了立式金屬罐容量測量中所存在的問題，尤其是光學三角測量法的配合，使得其結(jié)果更為精確與全面。